Definición
En física, la ley de conservación de la energía establece que la energía total de un sistema aislado permanece igual en un marco de referencia determinado; cambia con el tiempo. Se considera conservador. La energía no se puede crear ni destruir; más bien pasa de una forma a otra. Por ejemplo, cuando explota una barra de dinamita, la energía química se puede convertir en energía cinética. En términos técnicos, la conservación de energía se puede demostrar rigurosamente utilizando el teorema de Noether, que es un resultado directo de la simetría traslacional del tiempo continuo.
Debido a la ley de conservación de la energía, la primera máquina en movimiento permanente no pudo existir. En otras palabras, un sistema sin suministro de energía externo puede proporcionar energía ilimitada a su entorno. Para ecuaciones de movimiento sin simetría de traslación en el tiempo, es posible que no se defina la conservación de energía. Los ejemplos incluyen el espacio curvo en la relatividad general o los cristales de tiempo en la física de la materia condensada. [1][2][3][4]
Forma de expresión
Sistema mecánico conservativo
Cuando solo funcionan fuerzas conservativas, la energía del sistema es energía mecánica, la conservación de la energía (energía cinética y energía potencial) está plasmada en la ley de conservación de la energía mecánica.
Sistema termodinámico
La energía se expresa como energía interna, calor y trabajo. La expresión de la conservación de la energía es la primera ley de la termodinámica (el calor se puede transferir de un objeto a otro, o Convertir a energía mecánica u otra energía, pero el valor total de la energía no cambia durante el proceso de conversión). La expresión es q = u+W.
Mecánica Relativista
En la teoría de la relatividad, la masa y la energía se pueden convertir entre sí. Teniendo en cuenta el cambio de energía provocado por el cambio de masa, la ley de conservación de la energía sigue siendo válida. Históricamente, la ley de conservación de la energía en este caso también se conocía como ley de conservación de masa y energía.
Mecánica de fluidos
En la mecánica de fluidos existe un efecto de superficie de capa límite, también llamado efecto Bernoulli. Lo que esto significa es que cuando la velocidad de un fluido aumenta, la presión en la interfaz entre el objeto y el fluido disminuye, y viceversa. El efecto Bernoulli es la ley de conservación de la energía en la mecánica de fluidos. Bernoulli fundó la mecánica de fluidos porque descubrió este fenómeno y lo explicó con éxito. [5]
Electromagnetismo
Según la ley de Lenz, el campo magnético generado por la corriente inducida siempre dificulta el cambio del flujo magnético del campo magnético original. Debido a este obstáculo, durante el proceso de inducción electromagnética, otras formas de energía se convierten en energía eléctrica, la corriente inducida forma un bucle y luego la energía eléctrica se convierte en otras formas de energía. En otras palabras, la relación entre la corriente inducida y el campo magnético original revelada por la ley de Lenz sigue siendo la relación entre la conversión de energía, es decir, la ley de conservación de la energía.
Desarrollos fronterizos
Respecto a las últimas investigaciones sobre la ley de conservación de la energía, algunos investigadores creen que la ley de conservación de la energía requiere restricciones condicionales. No es universal en ninguna situación y. en cualquier tiempo y espacio, y la traducción del tiempo no puede. La desnaturalización es una condición para la conservación de la energía. A través del análisis de la ley de conservación de la energía, algunos investigadores creen que la condición básica para el establecimiento de la ley de conservación de la energía es que la conversión de diversas formas de energía siga el principio de conversión equivalente, y señalan que Σ E = constante se ha equiparado durante mucho tiempo con la ley de conservación de la energía en física. Es una falta de comprensión de la ley de conservación de la energía. Es necesario profundizar aún más la comprensión y la investigación de la gente sobre la ley de conservación de la energía.
Importancia
La conservación de energía se ajusta a la simetría de la traslación del tiempo, lo que significa que la aplicación de la ley de conservación de energía no está limitada por el tiempo. Por ejemplo, cuando una bobina cerrada corta las líneas del campo magnético, su energía interna aumenta cuando se pierde energía cinética, lo que está en línea con la ley de conservación de la energía. Este proceso es cierto incluso si se retrasa varios días.
Se puede expresar como: En un sistema aislado, la energía se convierte de una forma a otra y se transfiere de un objeto a otro. Durante el proceso de transformación y transferencia, la suma de las energías de diversas formas y objetos permanece sin cambios. La naturaleza entera también puede considerarse como un sistema aislado, lo que significa que la energía en la naturaleza puede transformarse y transferirse continuamente, pero la cantidad total permanece sin cambios.